小高层建筑结构型式的探讨

Word版本，下载可自由编辑小高层建筑结构型式的探讨本文利用工程实例对目前较为普遍的小高层住所的结构体系举行适用性、经济性、抗震性能等几方面的比较，并论述了各种结构型式的优缺点，对工程同行及业主在结构计划设计阶段确定结构选型时，具有较高的参考价值。

1绪言

目前，在浙江沿海各大城市，随着社会经济的飞快进展，城市化进程的进一步深化，城市居民对住房要求日益提升。但城市土地资源的稀缺势须要求住所向高层进展，其中小高层住所日益成为业主及用户的首选。

对小高层住所的结构设计，首先摆在结构工程师面前的是结构选型的问题，到底何种结构体系在适用性、经济性、抗震性能等几方面为最佳呢?本文就以某小区为例，对目前普遍采纳的几种结构形式举行分析比较，以期抛砖引玉，为工程同行及业主在结构计划设计阶段确定结构选型时，提供参考。

2结构计划概述

某小区的某幢住所，十二层，一梯两户两单元，对称结构，层高均为2.90m，建造物总高34.80m，长34.20m，宽14.70m，每层面积490m2，总面积5880m2，抗震烈度为6度，场地土类别为三类，基本风压：0.60kn/m，采纳“多层及高层建造结构三维分析与设计软件”(SATWE)程序及有关规范对不同的结构计划举行计算并分析比较。

2.1框架结构

此计划的特点是普通用于多层结构及小高层结构，适用高度范围普通为60.0m以下(6度设防)。框架结构布置灵便，具有较大的室内空间，使用较为便利。填充墙可采纳轻质隔墙，减轻结构自重。但内凸的框架柱直接影响到户型的实际使用面积及家具布置。

2.2异型柱框架结构

这种结构体系是框架结构的一个派生结构形式，它除了具有框架结构的特点外，与墙同宽的异型柱很好地解决了建造平面使用问题。按照行业标准《砼异型柱结构技术规程》JGJl49-2023第3.1.2条抗震设计为6度时，异型柱结构适用的房屋最大高度为24m，本工程建造总高为34.80m。故不宜采纳异型柱框架结构。

2.3框架剪力墙结构

这种结构体系普通用于高层结构，在近几年的高层结构设计中应用广泛，此计划的特点是通过楼电梯间做钢筋砼核心筒反抗大部分水平荷载，框架柱主要承受竖向荷载。这种结构既具有框架结构布置灵便，使用便利的特点，又具有较大的刚度和较强的抗震能力。但内凸的框架柱同样影响到户型的实际使用面积及家具布置。

2.4异型柱框架剪力墙结构

这种结构体系是框架剪力墙的一个派生结构形式，此计划的特点是通过楼电梯间做钢筋砼核心筒反抗大部分水平荷载，异型柱主要承受竖向荷载，水平位移及层间位移大大减小。同时，与墙同宽的异型柱又能更好地解决建造平面使用问题。

2.5一般剪力墙结构

这种结构体系普通用于高层结构住所，尤其在30层左右的高层住所结构设计中应用广泛。此计划的特点是按照建造平面布局而设置钢筋砼墙，与墙同宽的剪力墙很好地解决了建造平面使用问题。

该总高度仅34.8m，抗震设防烈度为6度区，若采纳纯剪力墙结构，造价高，故不作为该工程的首选结构类型。

2.6短肢剪力墙结构

此计划的特点是适应建造要求而形成的特别的剪力墙结构，按照建造平面布置，在建造物高低转角处布置各种行式的短墙肢，主要形式有：—型、Y型、+型、T型、Z型、Y型等。因采纳这种结构体系时，将中部的电梯间、楼梯间和管道井四面的剪力墙组成筒体结构，四面布置短肢剪力墙，也可按照需要布置一些长肢墙，所以结构布置极为灵便，基本上能按照建造的要求布置竖向受力构件。

3结构抗震性能的比较

3.1框架结构

普通用于多层及小高层结构，即10层以下或建造物高度H小于28.0m，对H大于30.0m的框架结构，在抗震设防烈度为6度地区，《高规》第4.8.2条规定，抗震等级为三级，SATWE程序计算结果显示，此结构在水平荷载(风荷载及地震荷载)的作用下，水平位移及层间位移为最大(1/1200)；因为框架柱作为唯一的抗水平力构件，轴压比限值为0.90，故框架柱截面尺寸较大，内凸的框架柱直接影响到户型的实际使用面积及家具布置。而且，最为严峻的是，因为建造的平面使用或立面造形的要求，常常浮现框架两一端搁置在柱上，另一端搁置在梁上；或几根框架柱并不在一条轴线上，往往浮现单跨框架的现象，成为抗震薄弱环节。所以，在考虑抗震设防要求的结构中，因为框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，特殊是采纳砌体填充墙时，地震中填充墙损坏严峻，修复费用很高。故对高层结构不宜采纳。

3.2异型柱框架结构

异型柱在受剪承载力、节点承载力和延性等受力性能方面比一般矩形柱差，在水平地震作用下，柱内钢筋的粘结锚易遭遇破坏，对抗震性能有不利影响。因此，钢筋砼异型柱框架及框架抗震墙结构的房屋应在一定的高度及适用范围内应用，而不能等同于普通的钢筋砼结构。按照《砼异型柱结构技术规程》适用于总高度小于24m的房屋。当建造的高度较高时，异形柱无法满足轴力和抗侧力的要求。所以，异型柱框架结构相比较而言，抗震性能为最差。

3.3框架剪力墙结构

普通用于高层结构，在近几年的高层结构设计中应用广泛，此计划的特点是通过楼电梯间做钢筋砼核心筒反抗大部分水平荷载，框架柱主要承受竖向荷载，水平位移及层间位移大大减小，轴压比限值较框架结构放宽，但考虑框架柱的构造要求，及实际计算中若轴压比大于0.90，则柱配筋较大，所以在小柱网的住所中，与框架结构相比，柱截面尺寸与不行能小无数，同样存在上述建造使用问题。

3.4异型柱框架剪力墙结构

这种结构体系是框架剪力墙的一个派生结构形式，此计划的特点是通过楼电梯间做钢筋砼核心筒反抗大部分水平荷载，异型柱主要承受竖向荷载，水平位移及层间位移大大减小。同时，与墙同宽的异型柱又能更好地解决建造平面使用问题。6度地区，框架剪力墙结构总高度不得超过45.0m，柱中距不大于7.20m。抗震等级之所以异形柱有上述的限制条件，主要是异形柱的肢长较短，当建造的高度较高时，异形柱无法满足轴力和抗侧力的要求。在6度设防地区，建造物高度大于18.0m抗震等级即为三级，这点较框架结构(60.0m)严格。

3.5一般剪力墙结构

普通用于高层结构住所，尤其在30层左右的高层住所结构设计中应用广泛。此计划的特点是按照建造平面布局而设置钢筋砼墙，适当部位开结构洞，以轻质填充墙代替，以减轻结构自重及工程造价，可使各墙段刚度匀称，抗震性能好，水平位移及层间位移大大减小，尤其在户型的实际使用面积及家具布置中。

3.6短肢剪力墙结构

因为短肢剪力墙抗震性能较差，地震区应用阅历不多，为平安起见，对这种结构抗震设计的最大适用高度、使用范围、抗震等级、墙肢厚度、轴压比、截面剪力设计值、纵向钢筋配筋率均做了较严格的限制。4计算结果的比较

对以上所述六种结构形式，本人统一采纳“建科院SATWE”举行计算，计算结果列表表示。

按照以上计算结果：

4.1地震周期

框架结构最大(T1=1.6463S)，短肢剪力墙结构最小，异型柱剪力墙结构次之，其余结构相差不大。明显，这是与结构的刚度有直接关系。

4.2水平地震剪力

框架结构最小(1347.77f)，短肢剪力墙结构最大，异型柱剪力墙结构次之，其余结构相差不大。明显，这是与结构的地震周期是全都的。

4.3最大层间位移

框架结构最大(Dx/h=1/455)，短肢剪力墙结构次之(1/3591)，其余结构相差不大。明显，这是与结构的刚度是全都的。

4.4结构自重

框架结构最大，其余结构相差不大(约8300t)。活载相差不大(约600t)。恒载占总分量的百分比为93%以上，故在高层计算中，普通可不考虑恒活最不利组合，这对计算结果几乎无影响。